科学家们回顾数十亿年前的历史来了解我们的未来

分享:

通过如果没有塞勒姆,物理学和天文学编辑

艺术家构想的詹姆斯·韦伯太空望远镜漂浮在太空中,展示了标志性的蜂巢反射镜,使JWST成为地球上最强大的望远镜。镜子的大表面积使它能够收集更多来自远处物体的光。镜子安装在遮阳板上,遮阳板保护天文台仪器不受太阳热量的影响,并使其温度保持在很低的水平。仪器必须在-223°C下工作。图片:NASA-GSFC, Adriana M. Gutierrez (CI实验室)

很少有事件能像去年夏天詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)那样,标志着天文学新时代的开始。在2022年7月,从蜂窝状的JWST传回的第一张全彩照片震惊了世界。他们捕捉到了从数十亿光年外发射的宇宙婴儿期的瞬间。

JWST是一台时间机器

那么,望远镜是如何回顾过去的呢?光传播需要时间!在短距离内,光的传播速度太快,我们无法注意到,这就是为什么当我们打开灯泡时,它似乎立即亮了起来。但距离越远,光到达地球所需的时间就越明显。为例子,太阳和地球之间的平均距离大约是1.5亿公里.这意味着太阳的光需要8分20秒才能到达地球,所以我们看到的是大约8.3分钟前太阳的样子。

当谈到外层空间时,我们通常谈论的是数万亿公里。光在一个地球年里传播9.46亿公里-我们称这个距离为a光年.所以,如果我们拍摄一个位于9.46万亿公里外的物体的图像,我们看到的是该物体一年前的样子!事实上,我们正在成像的一些恒星离我们太遥远了不再存在它们数十亿年前发出的光已经比它们寿命长,仍在向地球传播。

JWST和加拿大

据估计,10000人在过去的30年里一直致力于建造JWST,这是有史以来分辨率最高的望远镜。加拿大航天局扮演了一个关键的作用在这个全球使命中。这包括加拿大制造的精细制导传感器,有史以来最复杂的制导传感器,它作为望远镜的导航系统。加拿大亦提供近红外成像仪及无缝隙摄谱仪(尼里斯),它可以捕捉红外光,使科学家能够观察遥远的星系和系外行星,并确定它们的大气成分。

的炯炯有神的眼睛

在备受期待的第一个版本发布后不久深场图像,世界各地的研究人员开始研究JWST的数据,以揭开隐藏的秘密,包括美国宇航局的科学家邓拉普天文和天体物理研究所在多伦多大学。9月,他们发现了遥远的星系在这些图像中,有一些观测到的最古老的星团。据估计,这个星系是在大爆炸后5亿gyr(十亿年)形成的大爆炸这些图像捕捉到了宇宙只有现在年龄三分之一时星团的样子。他们把这个星系命名为炯炯有神的眼睛当他们开始研究这些图像时,红色的火花引起了他们的兴趣。

这张近红外图像包含了数千个星系,其中包括由多伦多大学研究人员研究的黄色圈出的火花星系。图片:NASA, ESA, CSA, STScI (CC BY 2.0)。

多伦多大学的科学家们使用了加拿大制造的“火花”进行调查尼里斯它能捕捉人眼看不见的长红色波长。这使得它可以探测到周围最微弱的物体。在NIRISS的帮助下,研究人员确定了火花星的几何形状,并证实它含有围绕它运行的星团。

研究人员还得到了一种自然效应的帮助引力透镜效应.图像前景中的星系扭曲了它们背后的任何东西,包括闪光星系。这种扭曲将Sparkler放大了100倍,以更高的分辨率显示细节。美国国家研究委员会赫茨伯格天文和天体物理研究中心的克里斯·威洛特在接受《华盛顿邮报》采访时说:“我们对火花望远镜的研究强调了将JWST的独特能力与引力透镜所提供的自然放大能力相结合的巨大力量。多伦多大学新闻

其他天体奇观

科学家们正在研究许多新观测到的恒星和星系,以寻找恒星形成历史和宇宙起源的答案。从垂死的恒星到新恒星的诞生,从JWST获得的数据正在改变我们对宇宙早期阶段的了解。在许多新发现中,科学家发现新分子系外行星的大气层和迹象季节性天气模式土卫六是土星的卫星之一,与地球非常相似。一些以前被标记为恒星的天体原来是遥远的星系。我们对宇宙的认知可能会被颠覆上下颠倒的对新图像的分析挑战了我们关于早期宇宙的理论。

从JWST的数据中出现的闪闪发光的天体景观的迷人图像也提醒了我们宇宙的深不可测的规模,将我们这个微小的星球放在了背景中。

船底座星云包含山峰、悬崖、山脊和山谷,是恒星的摇篮。星场点缀着整个图像。工作人员:NASA, ESA, CSA和STScI (Cc by 2.0).

寻找新家

JWST的另一个目标是识别地球的宜居替代品.在JWST之前,我们将其他生活条件与我们自己的生活条件进行比较的范围仅限于附近的行星、卫星和系外行星。借助JWST的高分辨率和高灵敏度仪器,我们可以更近距离地观察更远的系外行星,并分析它们大气的化学成分。研究对象的样本量已经大大扩大,已经有迹象表明,在我们刚刚开始调查的其他行星上,可能存在适宜居住的条件,甚至有生命。这并不能改变我们距离在太阳系之间旅行还差得远的事实。到达可能适合居住的地方TRAPPIST太阳系需要40年,而且还是光速!

JWST为我们提供了一个前所未有的视角,让我们看到了宇宙大爆炸后不久的早期。当科学家们分析过去数十亿光年的数据时,我们将继续制定关于我们在太空中看到的东西的新理论。它们也可能引导我们反思我们在广阔的天地中所处的位置。大卫·铃木有句名言:“我们必须从外太空回忆起地球的形象:一个空气、水和大陆相互连接的单一实体。”那是我们的家。”在科幻小说中的星际旅行成为现实之前,我们被困在我们这个小小的星球上,尽管困难重重,但它让生命得以繁荣。如果真有另一个地球存在,科学最爱的穿越望远镜就是我们找到它的最佳机会。

特写图片:詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的首批图片之一,以高分辨率显示了令人眼花缭乱的星系与它们交叉的引力场相互作用——相互拉和拉伸。图片来源:NASA, ESA, CSA和STScI (Cc by 2.0).

分享: